[发明专利]水玻璃砂型液体固化剂喷雾固化新工艺

说明书

本发明属于铸造行业中水玻璃砂型固化的一种新方法。

目前铸钢行业大部分采用水玻璃砂造型制芯，水玻璃砂的固化方法有三种：即热固化法、自硬法、CO₂法。三种固化方法各有优缺点，热固化法的优点是比强度高，缺点是能耗大，需要加热烘烤设备，吸潮严重，使用单位越来越少；自硬法目前主要倾向于酯固化法，酯固化法的优点是比强度高，抗潮性能好，缺点是型砂必须在规定时间内用完，否则就报废，最好是用专用设备边混砂边造型，应用范围受到限制，使用不方便；CO₂法使用方便，应用范围广，是目前应用最广泛的一种固化方式，但它有一个致命的缺点是比强度低，它的比强度只有热固化法及酯自硬法的10～40％，要达到规定的强度，只有加大水玻璃的加入量，从而造成溃散性差，另一个缺点是CO₂过吹时，砂型表面返霜和粉化，造成报废，并且CO₂消耗大，成本高。

本发明的目的在于提供一种全新的水玻璃砂型固化新工艺，做到型砂溃散性好，比强度高，使用方便，成本低，能广泛适用于铸钢水玻璃砂造型制芯工艺。

本发明通过以下方法来实现，水玻璃砂型(芯)做好以后，先脱模，然后用喷雾器将液体固化剂喷洒在砂型(芯)表面，过一段时间以后，砂型(芯)即可硬化一层，液体固化剂的喷洒量由砂型固化的速度和硬化深度决定，喷洒量多，则固化速度快，硬化深度大。对于硬化深度要求不大(在30mm以下者)，时间要求不紧迫者，可在喷洒液体固化剂后一定时间内直接下芯、合箱、浇注，对于硬化深度要求大(大于30mm)，时间要求紧迫者，可在喷洒液体固化剂后一段时间再补吹CO₂固化。

本发明所用液体固化剂主要是有机酯(如乙二醇醋酸酯、醋酸甘油酯等)，它们的固化强度最高。其它还有有机酸、无机酸、强酸弱碱盐溶液、酸性有机盐溶液、乙二醛、氯化钙溶液、高分子化合物溶液(例如聚乙烯醇溶液)等等，也可采用几种固化剂组成的混合型固化剂。

为了提高硬化深度，除了加大单位面积上的喷量和增加喷雾次数外，还可以在液体固化剂中加入渗透剂、溶剂或其它助剂，以增加固化剂的渗透深度，渗透剂主要是一些表面活性剂，如氮酮AZCNE、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-酰基-N-甲基牛磺酸钠、渗透剂JFC、渗透剂DX2001、渗透剂1108、渗透剂BX等；有机酯的溶剂可采用汽油、煤油、乙醇、丁酮等。如果用有机酯做液体固化剂，在环境温度低于15℃时，固化速度很慢，可在水玻璃砂中加入加快固化速度的促硬剂，例如硫酸亚铁等强酸弱碱盐。

由于单用喷雾硬化法硬化深度有限，一般在40mm以下，有些要求硬化深度大而时间又要求短的场合，可在喷液体硬化剂一段时间后再吹CO₂硬化，再吹CO₂时，一定要掌握好时间，即一定要到液体固化剂固化砂型后再吹CO₂，以有机酯固化剂为例，在20℃以上可在喷酯后1小时以上吹CO₂，15℃～20℃可在喷酯后1.5小时以上吹CO₂，在15℃以下时必须在水玻璃砂中加入促硬剂，再在喷酯后1.5小时以上吹CO₂。如用氯化钙溶液或有机酸等固化速度快的固化剂，则不管温度高低，都可以在喷固化剂后立即补吹CO₂，在没有时间要求的场合，如今天造型，要到第二天以后才合箱浇注，则不用补吹CO₂，因为在这么长的时间内，一方面液体固化剂继续渗透和硬化砂型，另一方面空气中的CO₂可以硬化里面的型砂，同时脱水也可以硬化型砂，这样就可以达到较高的硬化深度，对于硬化深度要求低者(如在30mm以下)，则可在喷液体固化剂三小时后直接使用。

另外一个加速液体固化剂渗透深度和型砂固化速度的方法是将砂型(芯)表面加热，使砂型(芯)表面温度升高，加速液体固化剂向砂型里面的渗透速度及砂型的固化速度，特别是在温度低时使用这一方法效果更明显。加热方法可采用向砂型(芯)表面喷火，喷热空气，辐射加热或者向砂型(芯)表面喷、洒、涂、刷液体燃料，并点火燃烧等方式，液体燃料一般选用酒精、汽油、柴油等常用燃料或它们组成的混合燃料，要注意的是采用柴油等着火点高的燃料时，引火不着，要另酒精、汽油等着火点低的燃料，同时还要将液体燃料稠化，以防止迅速渗入砂型里面。